Неуједначен ваздушни зазор између статора и ротора (обично познат као „ексцентричност ваздушног зазора“) у великим хидрогенераторима је озбиљан квар који може имати низ негативних ефеката на стабилан рад и век трајања јединице.
Једноставно речено, неравномерни ваздушни зазор узрокује асиметричну расподелу магнетног поља, што заузврат покреће низ електромагнетних и механичких проблема. У наставку детаљно анализирамо утицај на струју и напон статора, као и друге повезане негативне последице.
I. Утицај на струју статора
Ово је најдиректнији и најочигледнији ефекат.
1. Повећана струја и изобличење таласног облика
Принцип: У подручјима са мањим ваздушним зазорима, магнетни отпор је мањи, а густина магнетног флукса је већа; у подручјима са већим ваздушним зазорима, магнетни отпор је већи, а густина магнетног флукса је мања. Ово асиметрично магнетно поље индукује неуравнотежену електромоторну силу у намотајима статора.
Перформансе: Ово узрокује неравнотежу у трофазним струјама статора. Још важније, велики број хармоника вишег реда, посебно непарних хармоника (као што су 3., 5., 7. итд.), уводи се у облик таласа струје, што узрокује да облик таласа струје више није глатки синусни талас, већ је изобличен.
2. Генерисање струјних компоненти са карактеристичним фреквенцијама
Принцип: Ротирајуће ексцентрично магнетно поље је еквивалентно нискофреквентном извору модулације који модулира струју основне фреквенције напона.
Перформансе: Бочне траке се појављују у спектру струје статора. Конкретно, карактеристичне фреквентне компоненте се појављују са обе стране основне фреквенције (50Hz).
3. Локално прегревање намотаја
Принцип: Хармонијска компонента струје повећава губитак бакра (губитак I²R) у намотајима статора. Истовремено, хармонијске струје генеришу додатне губитке вртложних струја и хистерезиса у гвозденом језгру, што доводи до повећаних губитака гвожђа.
Перформансе: Локална температура намотаја статора и гвозденог језгра расте абнормално, што може прећи дозвољену границу изолационих материјала, убрзати старење изолације, па чак и изазвати несреће са кратким спојем.
II. Утицај на напон статора
Иако утицај на напон није толико директан као на струју, подједнако је важан.
1. Изобличење напонског таласног облика
Принцип: Електромоторна сила коју генерише генератор директно је повезана са магнетним флуксом ваздушног зазора. Неуједначен ваздушни зазор узрокује изобличење таласног облика магнетног флукса, што заузврат доводи до изобличења и таласног облика индукованог напона статора, који садржи хармоничне напоне.
Перформансе: Квалитет излазног напона се смањује и више није стандардни синусни талас.
2. Неравнотежа напона
У тешким асиметричним случајевима, то може изазвати одређени степен неравнотеже у трофазном излазном напону.
III. Други озбиљнији неповољни ефекти (узроковани проблемима са струјом и напоном)
Горе наведени проблеми са струјом и напоном ће додатно покренути низ ланчаних реакција, које су често фаталније.
1. Неуравнотежена магнетна сила (UMP)
Ово је најважнија и најопаснија последица ексцентричности ваздушног зазора.
​
Принцип: На страни са мањим ваздушним зазором, магнетно привлачење је много веће него на страни са већим ваздушним зазором. Ово нето магнетно привлачење (UMP) ће додатно повући ротор према страни са мањим ваздушним зазором.
Зачарани круг: УМП ће сам погоршати проблем неравномерног ваздушног зазора, формирајући зачарани круг. Што је ексцентричност већа, то је УМП већи; што је УМП већи, то је ексцентричност већа.
Последице:
• Повећане вибрације и бука: Уређај генерише јаке вибрације са удвострученом фреквенцијом (углавном 2 пута веће од фреквенције напајања, 100Hz), а нивои вибрација и буке се значајно повећавају.
• Механичко оштећење компоненти: Дуготрајно UMP ће изазвати повећано хабање лежајева, замор лежајева, савијање вратила, па чак може проузроковати и трење статора и ротора један о други (међусобно трење и судар), што је разарајући квар.
2. Повећана вибрација јединице

Извори: Углавном из два аспекта:
1. Електромагнетне вибрације: Узроковане неуравнотеженим магнетним повлачењем (UMP), фреквенција је повезана са ротирајућим магнетним пољем и фреквенцијом мреже.
2. Механичке вибрације: Узроковане хабањем лежајева, неусклађеношћу вратила и другим проблемима изазваним УМП-ом.
Последице: Утиче на стабилан рад целог генераторског агрегата (укључујући турбину) и угрожава безбедност структуре машинске зграде.
3. Утицај на мрежну повезаност и електроенергетски систем
Изобличење напонског таласног облика и струјни хармоници ће загадити електроенергетски систем постројења и убризгати га у мрежу, што може утицати на нормалан рад друге опреме на истој магистрали и не задовољити захтеве квалитета електричне енергије.
4. Смањена ефикасност и излазна снага
Додатни хармонијски губици и загревање смањиће ефикасност генератора, а под истом улазном снагом воде, корисна активна излазна снага ће се смањити.
Закључак

Неравномерни ваздушни зазор између статора и ротора у великим хидрогенераторима никако није тривијална ствар. Почиње као електромагнетни проблем, али се брзо развија у свеобухватан озбиљан квар који интегрише електричне, механичке и термичке аспекте. Неуравнотежено магнетно привлачење (UMP) које изазива и резултирајуће јаке вибрације су главни фактори који угрожавају безбедан рад јединице. Стога, током инсталације јединице, одржавања и свакодневног рада и одржавања, уједначеност ваздушног зазора мора бити строго контролисана, а рани знаци ексцентричности морају бити откривени и благовремено отклоњени путем онлајн система за праћење (као што су праћење вибрација, струје и ваздушног зазора).